DE10320277A1

DE10320277A1 - Method and device for operating an internal combustion engine

Info

Publication number: DE10320277A1
Application number: DE10320277A
Authority: DE
Inventors: Ernst Wild; Sabine Wegener
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-12-02
Also published as: EP1475524A1

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) vorgeschlagen, die eine genaue und schnell reagierende Vorsteuerung für eine Ladedruckregelung ermöglichen. Die Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Verdichter (5) zur Verdichtung der der Brennkraftmaschine (1) zugeführten Luft, wobei ein vorgegebener Sollladedruck über ein Stellelement (10) in einem Bypass (15) zum Verdichter (5) eingestellt wird. Aus dem Sollladedruck wird ein Sollluftmassenstrom durch den Bypass (15) ermittelt. Aus dem Sollluftmassenstrom durch den Bypass (15) wird ein Sollwert für die Stellung des Stellelementes (10) abgeleitet.The invention relates to a method and a device for operating an internal combustion engine (1), which enable precise and quickly reacting pilot control for boost pressure control. The internal combustion engine (1) comprises a compressor (5) for compressing the air supplied to the internal combustion engine (1), a predetermined target boost pressure being set via a control element (10) in a bypass (15) to the compressor (5). A target air mass flow through the bypass (15) is determined from the target boost pressure. A target value for the position of the control element (10) is derived from the target air mass flow through the bypass (15).

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung geht von einem Verfahren und von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.The Invention is based on a method and an apparatus for Operating an internal combustion engine according to the type of the independent claims.

Es sind bereits Brennkraftmaschinen bekannt, beispielsweise Ottomotoren oder Dieselmotoren, die einen Verdichter zur Verdichtung der der Brennkraftmaschine zugeführten Luft umfassen. Dabei wird der Verdichter durch einen Bypass umgangen. Der Bypass umfasst ein Stellelement, das variabel eingestellt werden kann. Durch geeignete Einstellung des Stellelements lässt sich ein vorgegebener Sollladedruck einstellen.It Internal combustion engines are already known, for example gasoline engines or diesel engines that use a compressor to compress the Internal combustion engine supplied Include air. The compressor is bypassed. The bypass includes an actuator that can be variably adjusted. A predetermined target boost pressure can be set by suitable adjustment of the control element to adjust.

Um beispielsweise Ottomotoren aufzuladen, werden neben Abgasturboladern auch mechanische Lader eingesetzt. Ein mechanischer Lader ist über ein Getriebe mit einem Motor der Brennkraftmaschine verbunden. Die Drehzahl des mechanischen Laders hängt deshalb starr an der Motordrehzahl. In manchen Fällen ist zwischen dem mechanischen Lader und dem Motor eine Kupplung installiert, mit der die Verbindung zum Motor aufgetrennt werden kann. Um ein Verdichterdruckverhältnis des mechanischen Laders und damit den Ladedruck stetig einstellbar zu machen, wird um den mechanischen Lader der oben beschriebene Bypass gelegt. Das Stellelement im Bypass, das beispielsweise als Drosselklappe ausgebildet sein kann, wird so gesteuert, dass ein Teil der verdichteten Luft wieder zurückfließt und erneut verdichtet wird, den abhängig von der Drehzahl des mechanischen Laders und dem Luftdurchsatz durch den mechanischen Lader stellt sich am mechanischen Lader ein bestimmtes Verdichterdruckverhältnis ein. Durch Variation des Luftdurchsatzes wird der gewünschte Sollladedruck eingestellt.Around For example, charging gasoline engines is used in addition to exhaust gas turbochargers mechanical loaders are also used. A mechanical loader is about one Gearbox connected to an engine of the internal combustion engine. The speed of the mechanical loader hangs therefore rigid at the engine speed. In some cases it is between the mechanical Loader and the engine installed a clutch with which the connection can be separated to the motor. To a compressor pressure ratio of mechanical charger and thus the boost pressure is constantly adjustable the bypass around the mechanical loader placed. The control element in the bypass, for example as a throttle valve can be formed is controlled so that a part of the compressed Air flows back again and again is condensed depending the speed of the mechanical charger and the air flow the mechanical loader is positioned on the mechanical loader Compressor pressure ratio on. By varying the air flow rate, the desired target boost pressure is reached set.

Es ist weiterhin bekannt, die Stellung des Stellelements über ein appliziertes Kennfeld zu ermitteln, das mit der Drehzahl des mechanischen Laders und dem Sollladedruck adressiert ist. Ein solches Kennfeld liefert aber nur für einen eingeschränkten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine korrekten Wert für die Stellung des Stellelements zur Einstellung des gewünschten Sollladedrucks. Temperatur- und Druckänderungen bleiben dabei weitgehend unberücksichtigt.It is also known, the position of the actuator via Applied map to determine that with the speed of the mechanical Charger and the target boost pressure is addressed. Such a map but only delivers for a restricted Operating range of the internal combustion engine correct value for the position of the Control element for setting the desired target boost pressure. Temperature- and pressure changes remain largely disregarded.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Verfahren und erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass aus dem Sollladedruck ein Sollluftmassenstrom durch den Bypass ermittelt wird und dass aus dem Sollluftmassenstrom durch den Bypass ein Sollwert für die Stellung des Stellelementes abgeleitet wird. Auf diese Weise lassen sich die physikalischen Zusammenhänge zwischen der Stellung des Stellelementes und dem einzustellenden Sollladedruck besser berücksichtigen, sodass auch Temperatur- und Druckänderungen für die Bestimmung der Stellung des Stellelementes berücksichtigt werden und die Stellung des Stellelementes für einen weitgehend unbeschränkten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine korrekt ermittelt werden kann. Somit wird in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine aufgrund einer physikalisch basierten Funktion ein guter Vorsteuerungswert für die Stellung des Stellelementes und damit die Erreichung des Sollladedruckes geliefert. Dabei lassen sich stationär die Betriebspunkte des einzustellenden Sollladedruckes hinreichend genau einstellen. Bei messbaren Änderungen im Verhältnis des Sollladedruckes zum Istladedruck ist dabei eine sofortige Änderung der Einstellung Stellelementes möglich. Ein zusätzlicher Regler, der den Sollladedruck mit dem Istladedruck vergleicht und damit die Stellung des Stellelementes korrigiert, braucht dann nur noch nicht messbare Störungen ausregeln, die sich beispielsweise auf Grund von Ungenauigkeiten des physikalischen Modells bzw. der physikalischen Funktion ergeben.The inventive method and device according to the invention with the characteristics of independent Expectations have against it the advantage that a target air mass flow through from the target boost pressure the bypass is determined and that from the target air mass flow through the bypass is a setpoint for the position of the control element is derived. In this way can the physical relationships between the position of the Take better account of the control element and the target boost pressure to be set, so that also temperature and pressure changes for the determination of the position of the control element and the position of the control element for a largely unrestricted operating range the internal combustion engine can be correctly determined. Thus in all operating areas of the internal combustion engine due to a physically based function a good feedforward value for the position of the control element and thus the achievement of the target boost pressure delivered. The operating points of the one to be set can be stationary Set the target boost pressure with sufficient accuracy. With measurable changes in relation to the target boost pressure to the actual boost pressure is an immediate change setting the actuator possible. An additional one Controller that compares the target boost pressure with the actual boost pressure and so that the position of the control element is corrected, only needs disturbances not yet measurable fix, for example, due to inaccuracies of the physical model or the physical function.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.By those in the subclaims listed activities are advantageous developments and improvements of the main claim specified procedure possible.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sollwert für die Stellung des Stellelementes aus dem Sollluftmassenstrom durch den Bypass mittels einer invertierten und auf Normbedingungen bezogenen Durchflusskennlinie ermittelt wird. Auf diese Weise lässt sich der Sollwert für die Stellung der Stellelementes besonders einfach ermitteln, da die auf die Normbedingungen bezogene Durchflusskennlinie in der Regel vom Hersteller angegeben wird.Especially It is advantageous if the setpoint for the position of the control element from the target air mass flow through the bypass by means of an inverted and determined flow characteristic curve related to standard conditions becomes. That way the setpoint for determine the position of the control element particularly easily, because the flow characteristic in the Usually specified by the manufacturer.

Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die aktuellen Bedingungen für Druck, Temperatur und/oder Strömungsgeschwindigkeit durch jeweils einen Korrekturfaktor berücksichtigt werden. Auf diese Weise lassen sich trotz der auf die Normbedingungen bezogenen Durchflusskennlinie die aktuellen Bedingungen auf einfache Weise berücksichtigen.Advantageous is still if the current conditions for pressure, temperature and / or flow rate be taken into account by a correction factor in each case. To this In spite of the flow characteristic related to the standard conditions easily take into account the current conditions.

In besonders einfacher Weise kann der Sollluftmassenstrom durch den Bypass in Abhängigkeit eines Sollluftmassenstroms durch den Verdichter ermittelt werden.In The target air mass flow through the Bypass dependent of a target air mass flow through the compressor.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Sollluftmassenstrom durch den Verdichter aus einem invertierten Verdichterkennfeld in Abhängigkeit einer Verdichterdrehzahl und eines Sollverdichterdruckverhältnisses ermittelt wird. Auf diese Weise lässt sich der Sollluftmassenstrom durch den Verdichter besonders einfach ermitteln, da das Verdichterkennfeld in der Regel vom Hersteller angegeben wird und zudem in allen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine gültig und weder temperatur- noch druckabhängig ist.Especially It is advantageous if the target air mass flow through the compressor from an inverted compressor map as a function of a compressor speed and a target compressor pressure ratio is determined. On leaves this way the target air mass flow through the compressor is particularly simple determine since the compressor map is usually from the manufacturer is specified and also in all operating areas of the internal combustion engine valid and is neither temperature nor pressure dependent.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei Ausbildung des Verdichters als mechanischer Lader die Verdichterdrehzahl aus einer Motordrehzahl der Brennkraftmaschine abgeleitet wird. Auf diese Weise lässt sich das invertierte Verdichterkennfeld besonders einfach adressieren.Especially It is advantageous if the compressor is designed as a mechanical one Supercharger the compressor speed from an engine speed of the internal combustion engine is derived. In this way, the inverted compressor map can be address particularly easily.

Zeichnungdrawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen 1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine und 2 ein Funktionsdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it 1 a schematic view of an internal combustion engine and 2 a functional diagram for explaining the inventive method and the inventive device.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

In 1 kennzeichnet 1 eine Brennkraftmaschine, die beispielsweise ein Fahrzeug antreibt.In 1 features 1 an internal combustion engine that drives a vehicle, for example.

Die Brennkraftmaschine 1 umfasst einen Verbrennungsmotor 60, der beispielsweise als Ottomotor oder als Dieselmotor ausgebildet sein kann. Im Folgenden wird beispielhaft angenommen, dass es sich beim Verbrennungsmotor 5 um einen Ottomotor handelt. Die nachfolgenden Betrachtungen gelten aber in gleicher Weise für einen Dieselmotor. Dem Ottomotor 60 ist über eine Luftzufuhr 55 Frischluft zugeführt. In der Luftzufuhr 55 ist zunächst ein Luftmassenmesser 50, der beispielsweise als Heißfilm-Luftmassenmesser ausgebildet sein kann, angeordnet. Der Luftmassenmesser 50 misst den der Luftzufuhr 55 über ein in 1 nicht dargestelltes Luftfilter zugeführten Frischluftmassenstrom mslf und leitet den Messwert an eine erfindungsgemäße Vorrichtung 35 weiter, die in diesem Ausführungsbeispiel software- und/oder hardwaremäßig in einer Motorsteuerung implementiert sein kann. Im Folgenden soll der Einfachheit halber angenommen werden, dass die Vorrichtung 35 der Motorsteuerung entspricht. In 1 ist die Strömungsrichtung der Frischluft in der Luftzufuhr 55 durch Pfeile kennzeichnet. Dem Luftmassenmesser 50 in Strömungsrichtung der Frischluft in der Luftzufuhr 55 nachfolgend ist ein erster Drucksensor 70 angeordnet, der den Druck pvlad vor einem nachfolgend angeordneten Verdichter 5 misst und den Messwert an die Motorsteuerung 35 weiterleitet. Der Verdichter 5 in der Luftzufuhr 55 ist von einem Bypass 15 umgangen, der ein Stellelement 10, das beispielsweise als Bypassventil ausgebildet sein kann, umfasst. Durch den Bypass 15 fließt ein Teil der vom Verdichter 5 verdichteten Luft wieder in Strömungsrichtung der Frischluft vor den Verdichter 5 zurück, um erneut durch den Verdichter 5 verdichtet zu werden. Der Luftmassenstrom msby durch den Bypass 15 addiert sich somit mit dem der Luftzufuhr 55 zugeführten Frischluftmassenstrom mslf zu einem Luftmassenstrom mslad durch den Verdichter 5. Das Stellelement 10 wird von der Motorsteuerung 35 zur Einstellung eines vorgegebenen Sollluftmassenstroms msbysol durch den Bypass 15 angesteuert. Dazu gibt die Motorsteuerung 35 einen Sollwert wkbysol für die Stellung des Stellelementes 10 vor. Dem Verdichter 5 in Strömungsrichtung der dem Ottomotor 60 zugeführten Luft nachfolgend ist in der Luftzufuhr 55 ein Temperatursensor 80 und ein zweiter Drucksensor 75 angeordnet. Der Temperatursensor 80 misst die Temperatur Tnlad der Luft in der Luftzufuhr 55 in Strömungsrichtung nach dem Verdichter 5 und leitet den Messwert an die Motorsteuerung 35 weiter. Der zweite Drucksensor 75 misst den Druck pnlad in der Luftzufuhr 55 in Strömungsrichtung nach dem Verdichter 5 und leitet den Messwert an die Motorsteuerung 35 weiter. Dem Temperatursensor 80 und dem zweiten Drucksensor 75 in Strömungsrichtung nachfolgend ist eine Drosselklappe 65 angeordnet, deren Stellung ebenfalls von der Motorsteuerung 35 zur Erzielung einer für die Verbrennung im Ottomotor 60 gewünschten Füllung in dem Fachmann bekannter Weise angesteuert wird. Im Falle eines Dieselmotors ist die Drosselklappe 65 üblicherweise nicht vorhanden. Weitere Bestandteile des Ottomotors 60, wie z. B. Einspritzung und Zündung sind in 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Am Ottomotor 60 ist ein Drehzahlsensor 85 angeordnet, der die Motordrehzahl misst und den Messwert an die Motorsteuerung 35 weiterleitet. Beim Verdichter 5 kann es sich beispielsweise um einen mechanischen Lader handeln, der über ein in 1 schematisch angedeutetes Getriebe 90 mit dem Ottomotor 60 verbunden ist. Der mechanische Lader 5 wird somit über das Getriebe 90 vom Ottomotor 60 angetrieben. Die Drehzahl nlad des mechanischen Laders 5 hängt deshalb starr an der Motordrehzahl. In manchen Fällen ist zwischen dem mechanischen Lader 5 und dem Ottomotor 60 eine Kupplung installiert, mit der die Verbindung zwischen dem mechanischen Lader 5 und dem Ottomotor 60 aufgetrennt werden kann. Das Verhältnis zwischen der Drehzahl nlad des mechanischen Laders 5 und der Motordrehzahl des Ottomotors 60 ist durch die Übersetzung des Getriebes 90 fest vorgegeben und in der Motorsteuerung 35 bekannt. Somit kann die Motorsteuerung 35 aus dem Messwert für die Motordrehzahl und dem bekannten Verhältnis die Drehzahl nlad des mechanischen Laders 5 leicht herleiten.The internal combustion engine 1 includes an internal combustion engine 60 , which can be designed, for example, as a gasoline engine or as a diesel engine. In the following it is assumed as an example that the combustion engine 5 is a gasoline engine. The following considerations apply in the same way to a diesel engine. The petrol engine 60 is about an air supply 55 Fresh air supplied. In the air supply 55 is initially an air mass meter 50 , which can be designed, for example, as a hot film air mass meter. The air mass meter 50 measures the air supply 55 about an in 1 Air filter (not shown) supplied fresh air mass flow mslf and forwards the measured value to a device according to the invention 35 further, which in this embodiment can be implemented in software and / or hardware in an engine control. In the following, for the sake of simplicity, it should be assumed that the device 35 corresponds to the engine control. In 1 is the direction of flow of fresh air in the air supply 55 indicated by arrows. The air mass meter 50 in the direction of flow of fresh air in the air supply 55 below is a first pressure sensor 70 arranged, the pressure pvlad upstream of a compressor arranged downstream 5 measures and the measured value to the engine control 35 forwards. The compressor 5 in the air supply 55 is from a bypass 15 bypassed the one control element 10 , which can be designed, for example, as a bypass valve. Through the bypass 15 part of the flows from the compressor 5 compressed air again in the direction of flow of fresh air in front of the compressor 5 back to again through the compressor 5 to be compacted. The mass air flow msby through the bypass 15 thus adds up to that of the air supply 55 supplied fresh air mass flow mslf to an air mass flow mslad through the compressor 5 , The actuator 10 is from the engine control 35 for setting a predetermined target air mass flow msbysol through the bypass 15 driven. To do this, the engine control 35 a setpoint wkbysol for the position of the control element 10 in front. The compressor 5 in the direction of flow of the gasoline engine 60 air supplied below is in the air supply 55 a temperature sensor 80 and a second pressure sensor 75 arranged. The temperature sensor 80 measures the temperature Tnlad of the air in the air supply 55 in the flow direction after the compressor 5 and forwards the measured value to the engine control 35 further. The second pressure sensor 75 measures the pressure pnlad in the air supply 55 in the flow direction after the compressor 5 and forwards the measured value to the engine control 35 further. The temperature sensor 80 and the second pressure sensor 75 downstream in the flow direction is a throttle valve 65 arranged, whose position is also from the engine control 35 to achieve one for combustion in a gasoline engine 60 desired filling is controlled in a manner known to those skilled in the art. In the case of a diesel engine, the throttle valve is 65 usually not available. Other components of the gasoline engine 60 , such as B. Injection and ignition are in 1 not shown for reasons of clarity. On the petrol engine 60 is a speed sensor 85 arranged, which measures the engine speed and the measured value to the engine control 35 forwards. At the compressor 5 it can be, for example, a mechanical loader that is connected via a 1 schematically indicated transmission 90 with the petrol engine 60 connected is. The mechanical loader 5 is thus via the transmission 90 from the petrol engine 60 driven. The speed nlad of the mechanical charger 5 therefore depends rigidly on the engine speed. In some cases there is between the mechanical loader 5 and the gasoline engine 60 a clutch is installed with which the connection between the mechanical loader 5 and the gasoline engine 60 can be separated. The ratio between the speed nlad of the mechanical charger 5 and the engine speed of the gasoline engine 60 is through the gear ratio 90 fixed and in the engine control 35 known. So the engine control 35 from the measured value for the engine speed and the known ratio, the speed nlad of the mechanical supercharger 5 easily derive.

Abhängig von der Drehzahl nlad des mechanischen Laders 5 und dem Luftmassenstrom mslad durch den mechanischen Lader 5 stellt sich am mechanischen Lader 5 ein bestimmtes Verdichterdruckverhältnis Vv ein. Durch Variation des Luftmassenstroms mslad durch den mechanischen Lader 5 wird ein gewünschter Sollladedruck plsol in Strömungsrichtung dem mechanischen Lader 5 in der Luftzufuhr 55 nachfolgend umgesetzt. Der vom zweiten Drucksensor 75 gemessene Druck pnlad in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 ist dabei der Istladedruck. Ein Verdichterkennfeld KFVERD des mechanischen Laders 5 ist beispielsweise vom Hersteller des mechanischen Laders 5 angegeben und beschreibt das Verdichterdruckverhältnis Vv über dem mechanischen Lader 5 als Funktion der Drehzahl nlad des mechanischen Laders 5, die im Folgenden auch als Laderdrehzahl bezeichnet wird, und des Luftmassenstroms mslad durch den mechanischen Lader 5. Es gilt also Vv = KFVERD(mslad, nlad) (1) Depending on the speed nlad of the mechanical charger 5 and the air mass flow mslad through the mechanical supercharger 5 turns on the mechanical loader 5 a certain compressor pressure ratio Vv. By varying the air mass flow mslad through the mechanical charger 5 becomes a desired target boost pressure plsol in the direction of flow to the mechanical supercharger 5 in the air supply 55 subsequently implemented. The one from the second pressure sensor 75 measured pressure pnlad in the flow direction after the mechanical charger 5 is the actual boost pressure. A compressor map KFVERD of the mechanical charger 5 is, for example, from the manufacturer of the mechanical loader 5 specified and describes the compressor pressure ratio Vv over the mechanical supercharger 5 as a function of the speed nlad of the mechanical charger 5 , which is also referred to below as the supercharger speed, and the air mass flow mslad through the mechanical supercharger 5 , So it applies Vv = KFVERD (mslad, nlad) (1)

Aus dem gemessenen Druck pvlad in Strömungsrichtung vor dem mechanischen Lader 5, der beispielsweise dem Umgebungsdruck entsprechen und der alternativ auch in dem Fachmann bekannter Weise modelliert sein kann, und dem vorgegebenen Sollladedruck plsol lässt sich ein Sollverdichterdruckverhältnis Vvsol wie folgt berechnen: Vvsol = plsol/pvlad (2) From the measured pressure pvlad in the flow direction in front of the mechanical charger 5 , which correspond, for example, to the ambient pressure and which can alternatively also be modeled in a manner known to the person skilled in the art, and to the predetermined desired boost pressure plsol, a desired compressor pressure ratio Vvsol can be calculated as follows: Vvsol = plsol / pvlad (2)

Durch Invertierung das Verdichterkennfeldes KFVERD wird auf der Grundlage von Gleichung (1) daraus ein Sollluftmassenstrom msladsol durch den mechanischen Lader 5 wie folgt berechnet: msladsol = INV_KFVERD(Vvsol, nlad) (3) By inverting the compressor characteristic map KFVERD, a set air mass flow msladsol through the mechanical supercharger is generated on the basis of equation (1) 5 calculated as follows: msladsol = INV_KFVERD (Vvsol, nlad) (3)

Dabei ist INV_KFVERD das invertierte Verdichterkennfeld KFVERD.there INV_KFVERD is the inverted compressor map KFVERD.

Der Sollluftmassenstrom msladsol durch den mechanischen Lader 5 setzt sich zusammen aus dem der Luftzufuhr 55 über das Luftfilter zugeführten Frischluftmassenstrom mslf und dem Sollluftmassenstrom msbysol durch den Bypass 15. Somit ergibt sich msladsol = mslf + msbysol (4) The target air mass flow msladsol through the mechanical charger 5 is composed of the air supply 55 fresh air mass flow mslf fed through the air filter and the set air mass flow msbysol through the bypass 15 , Hence it follows msladsol = mslf + msbysol (4)

Aus Gleichung (4) ergibt sich der Sollluftmassenstrom msbysol durch den Bypass 15 aus der Differenz zwischen dem Sollluftmassenstrom msladsol durch den mechanischen Lader 5 und den Frischluftmassenstrom mslf durch den Luftfilter: msbysol = msladsol – mslf (5) The desired air mass flow msbysol through the bypass results from equation (4) 15 from the difference between the target air mass flow msladsol through the mechanical charger 5 and the fresh air mass flow mslf through the air filter: msbysol = msladsol - mslf (5)

Aus dem Sollluftmassenstrom msbysol durch den Bypass 15 kann der Sollwert wkbysol für die Stellung der Stellelementes 10 berechnet werden, der erforderlich ist, um den Sollluftmassenstrom msbysol durch den Bypass 15 umzusetzen. Die Beziehung zwischen dem Sollwert wkbysol für die Stellung der Stellelementes 10 und dem Sollluftmassenstrom msbysol durch den Bypass 15 beschreibt die nachfolgende Gleichung: msbysol = MSNBY(wkbysol)·ftnlad·fpnlad·KLAF(pvlad/pnlad) (6) From the target air mass flow msbysol through the bypass 15 can the setpoint wkbysol for the position of the control element 10 be calculated, which is required to the target air mass flow msbysol through the bypass 15 implement. The relationship between the setpoint wkbysol for the position of the control element 10 and the target air mass flow msbysol through the bypass 15 describes the following equation: msbysol = MSNBY (wkbysol) ftnladfpnladKLAF (pvlad / pnlad) (6)

Dabei ist MSNBY eine Kennlinie für den Durchfluss durch den Bypass 15 unter Normbedingungen, die den Sollluftmassenstrom msbysol durch den Bypass 15 in Abhängigkeit des Sollwertes wkbysol für die Stellung der Stellelementes 10 abgibt und die beispielsweise ebenfalls vom Hersteller des Stellelementes 10 angegeben werden kann. Ist das Stellelement 10 bei spielsweise als Bypassventil ausgebildet, so kann es sich bei dem Sollwert wkbysol für die Stellung des Bypassventils um einen Sollventilhub handeln. Ist das Stellelement 10 beispielsweise als Bypassklappe ausgebildet, so kann es sich bei dem Sollwert wkbysol für die Stellung der Bypassklappe um einen Sollwinkel für die Stellung der Bypassklappe handeln. Die Normbedingungen bestehen dabei in einer Normtemperatur Tnlad_norm in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 von 273 K, einem Normdruck pnlad_norm in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 von 1013 hPa und einer Normströmungsgeschwindigkeit der durch den Bypass 15 transportierten Luft gleich der Schallgeschwindigkeit. Ein erster Korrekturfaktor ftnlad berücksichtigt eine von der Normtemperatur Tnlad_norm abweichende Temperatur Tnlad in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 wie folgt:

MSNBY is a characteristic curve for the flow through the bypass 15 under standard conditions that the target air mass flow msbysol through the bypass 15 depending on the setpoint wkbysol for the position of the control element 10 issues and which, for example, also from the manufacturer of the control element 10 can be specified. Is the control element 10 formed for example as a bypass valve, the setpoint wkbysol for the position of the bypass valve can be a setpoint valve lift. Is the control element 10 For example, designed as a bypass flap, the setpoint wkbysol for the position of the bypass flap can be a setpoint angle for the position of the bypass flap. The standard conditions are a standard temperature Tnlad_norm in the flow direction after the mechanical charger 5 of 273 K, a standard pressure pnlad_norm in the direction of flow after the mechanical charger 5 of 1013 hPa and a standard flow rate through the bypass 15 transported air equal to the speed of sound. A first correction factor ftnlad takes into account a temperature Tnlad in the direction of flow downstream of the mechanical charger that deviates from the standard temperature Tnlad_norm 5 as follows:

Ein zweiter Korrekturfaktor fpnlad berücksichtigt einen vom Normdruck pnlad_norm abweichenden Druck pnlad in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 wie folgt: fpnlad = pnlad/1013 hPa (8) A second correction factor fpnlad takes into account a pressure pnlad in the flow direction downstream of the mechanical charger that deviates from the standard pressure pnlad_norm 5 as follows: fpnlad = pnlad / 1013 hPa (8)

Die dritte Normgröße ist wie beschrieben die Strömungsgeschwindigkeit. Unter Normbedingungen beträgt sie wie beschrieben die Schallgeschwindigkeit. Dabei ist das Druckverhältnis über dem Stellelement 10 pvlad/pnlad < 0,52 und eine normierte Ausflusskennlinie KLAF liefert als dritter Korrekturfaktor für die Strömungsgeschwindigkeit den Wert 1. Bei größeren Druckverhältnissen pvlad/pnlad sinkt die Strömungsgeschwindigkeit und der dritte Korrekturfaktor KLAF für die Strömungsgeschwindigkeit ist kleiner 1. Die normierte Ausflusskennlinie KLAF als dritter Korrekturfaktor ist gemäß Gleichung (6) und in dem Fachmann bekannter Weise eine Funktion des Druckverhältnisses pvlad/pnlad über dem Stellelement 10 und auf die Schallgeschwindigkeit normiert. Auf Kosten der Genauigkeit könnten weniger als die drei Korrekturfaktoren berücksichtigt werden. Der Druck pvlad in Strömungsrichtung vor dem mechanischen Lader 5 entspricht dem Druck in Strömungsrichtung der durch den Bypass 15 strömenden Luft nach dem Stelelement 10. Die Strömungsrichtung der durch den Bypass 15 strömenden Luft ist in 1 ebenfalls durch einen Pfeil gekennzeichnet. Der Druck pnlad in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 entspricht dem Druck in Strömungsrichtung der durch den By pass 15 strömenden Luft vor dem Stellelement 10.The third standard size, as described, is the flow rate. Under standard conditions, it is the speed of sound as described. The pressure ratio is above the control element 10 pvlad / pnlad <0.52 and a standardized outflow characteristic KLAF supplies the value 1 as the third correction factor for the flow velocity. With larger pressure ratios pvlad / pnlad the flow velocity drops and the third correction factor KLAF for the flow velocity is smaller 1. The standardized outflow characteristic curve KLAF as the third According to equation (6) and in a manner known to the person skilled in the art, the correction factor is a function of the pressure ratio pvlad / pnlad above the actuating element 10 and normalized to the speed of sound. Less than the three correction factors could be considered at the expense of accuracy. The pressure pvlad in the flow direction in front of the mechanical charger 5 corresponds to the pressure in the direction of flow through the bypass 15 flowing air after the control element 10 , The flow direction through the bypass 15 flowing air is in 1 also marked by an arrow. The pressure pnlad in the flow direction after the mechanical charger 5 corresponds to the pressure in the flow direction through the by pass 15 flowing air in front of the actuator 10 ,

Eine Vorschrift zur Berechnung des Sollwertes wkbysol für die Stellung des Stellelementes 10 erhält man, wenn man Gleichung (6) nach dem Sollwert wkbysol auflöst. Dabei verwendet man die invertierte Kennlinie INV_MSNBY für den Durchfluss durch den Bypass 15 unter Normbedingungen. Somit ergibt sich dieser Sollwert wkbysol zu: wkbysol = INV_MSNBY(msbysol/(fpnlad·ftnlad·KLAF(pvlad/pnlad))) (9) A rule for calculating the setpoint wkbysol for the position of the control element 10 is obtained by solving equation (6) for the setpoint wkbysol. The inverted characteristic curve INV_MSNBY is used for the flow through the bypass 15 under standard conditions. This setpoint wkbysol results in: wkbysol = INV_MSNBY (msbysol / (fpnlad · ftnlad · KLAF (pvlad / pnlad))) (9)

In 2 ist ein Funktionsdiagramm für die Motorsteuerung 35 zur Ermittlung des Sollwertes wkbysol für die Stellung der Stellelementes 10 dargestellt. Die Motorsteuerung 35 umfasst dabei eine erste Ermittlungseinheit 40, die aus der Laderdrehzahl nlad, dem Sollladedruck plsol und dem Druck pvlad in Strömungsrichtung vor dem mechanischen Lader 5 den Sollluftmassenstrom msladsol durch den mechanischen Lader 5 ermittelt. Dabei wird einem Kennfeld 30, welches das invertiere Verdichterkennfeld INV_KFVERD ist, die Laderdrehzahl nlad als erste Eingangsgröße zugeführt. Weiterhin wird der Sollladedruck plsol in einem ersten Divisionsglied 95 durch den Druck pvlad in Strömungsrichtung vor dem mechanischen Lader 5 dividiert. Der so gebildete Quotient wird als zweite Eingangsgröße dem Kennfeld 30 zugeführt, das gemäß Gleichung (3) den Sollluftmassenstrom msladsol durch den mechanischen Lader 5 bestimmt. Ferner umfasst die Motorsteuerung 35 eine zweite Ermittlungseinheit 45, die aus dem Frischluftmassenstrom mslf durch das Luftfilter, dem Druck pvlad in Strömungsrichtung vor dem mechanischen Lader 5, dem Druck pnlad in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5, dem Normdruck pnlad_norm und dem ersten Korrekturfaktor ftnlad den Sollwert wkbysol für die Stellung des Stellelementes 10 ermittelt. Dabei wird vom Sollluftmassenstrom msladsol durch den mechanischen Lader 5 der Frischluftmassenstrom mslf durch das Luftfilter in einem Subtraktionsglied 115 subtrahiert. Die sich bildende Differenz ist der Sollluftmassenstrom msbysol durch den Bypass 15. Der Sollluftmassenstrom msbysol durch den Bypass 15 wird einem vierten Divisionsglied 110 zugeführt und dort durch den Ausgang eines Multiplikationsgliedes 120 dividiert. Der so gebildete Quotient wird der invertierten Kennlinie INV_MSNBY für den Durchfluss durch den Bypass 15 als Eingangsgröße zugeführt, die gemäß Gleichung (9) den Sollwert wkbysol für die Stellung des Stellelementes 10 ermittelt. Die Motorsteuerung 35 steuert das Stellelement 10 Stand zur Umsetzung dieses Sollwertes wkbysol an. Der Druck pvlad in Strömungsrichtung vor dem mechanischen Lader 5 wird in einem zweiten Divisionsglied 100 durch den Druck pnlad in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 divi diert. Der so gebildete Quotient wird der normierten Ausflusskennlinie KLAF als Eingangsgröße zugeführt, wobei die normierte Ausflusskennlinie KLAF in 2 mit dem Bezugszeichen 25 gekennzeichnet ist. Sie liefert als Ausgang den dritten Korrekturfaktor und führt diesen als erste Eingangsgröße dem Multiplikationsglied 120 zu. Der Druck pnlad in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 wird außerdem in einem dritten Divisionsglied 105 durch den Normdruck pnlad_norm = 1013 hPa dividiert. Der so gebildete Quotient ist der zweite Korrekturfaktor und wird ebenfalls dein Multiplikationsglied 120 als zweite Eingangsgröße zugeführt. Dem Multiplikationsglied 120 wird außerdem als dritte Eingangsgröße der erste Korrekturfaktor ftnlad gemäß Gleichung (7) zugeführt. Die drei Eingangsgrößen des Multiplikationsgliedes 120 werden im Multiplikationsglied 120 miteinander multipliziert. Das so gebildete Produkt ist dann die Ausgangsgröße des Multiplikationsgliedes 120 und wird dem vierten Divisionsglied 110 zugeführt.In 2 is a functional diagram for engine control 35 to determine the setpoint wkbysol for the position of the control element 10 shown. The engine control 35 includes a first determination unit 40 , from the supercharger speed nlad, the target boost pressure plsol and the pressure pvlad in the flow direction upstream of the mechanical supercharger 5 the target air mass flow msladsol through the mechanical charger 5 determined. This is a map 30 , which is the inverted compressor map INV_KFVERD, the supercharger speed nlad as the first input variable. Furthermore, the target boost pressure plsol in a first division 95 by the pressure pvlad in the flow direction in front of the mechanical charger 5 divided. The quotient thus formed becomes the characteristic diagram as the second input variable 30 supplied that according to equation (3) the target air mass flow msladsol through the mechanical charger 5 certainly. The engine control also includes 35 a second determination unit 45 , from the fresh air mass flow mslf through the air filter, the pressure pvlad in the flow direction in front of the mechanical charger 5 , the pressure pnlad in the direction of flow after the mechanical charger 5 , the standard pressure pnlad_norm and the first correction factor ftnlad the setpoint wkbysol for the position of the control element 10 determined. In doing so, msladsol is transferred from the target air mass flow through the mechanical supercharger 5 the fresh air mass flow mslf through the air filter in a subtraction element 115 subtracted. The difference that forms is the target air mass flow msbysol through the bypass 15 , The target air mass flow msbysol through the bypass 15 becomes a fourth division member 110 fed and there through the output of a multiplier 120 divided. The quotient thus formed becomes the inverted characteristic curve INV_MSNBY for the flow through the bypass 15 supplied as an input variable which, according to equation (9), the setpoint wkbysol for the position of the control element 10 determined. The engine control 35 controls the position lelement 10 Pending implementation of this setpoint wkbysol. The pressure pvlad in the flow direction in front of the mechanical charger 5 is in a second division 100 by the pressure pnlad in the flow direction after the mechanical charger 5 divided. The quotient thus formed is fed to the standardized outflow characteristic curve KLAF as an input variable, the standardized outflow characteristic curve KLAF in 2 with the reference symbol 25 is marked. It provides the third correction factor as an output and passes this as the first input variable to the multiplier 120 to. The pressure pnlad in the flow direction after the mechanical charger 5 is also in a third division 105 divided by the standard pressure pnlad_norm = 1013 hPa. The quotient thus formed is the second correction factor and also becomes your multiplier 120 supplied as a second input variable. The multiplier 120 the first correction factor ftnlad according to equation (7) is also supplied as the third input variable. The three input variables of the multiplier 120 are in the multiplier 120 multiplied together. The product formed in this way is then the output variable of the multiplication element 120 and becomes the fourth division member 110 fed.

Die Eingangsgrößen des Funktionsdiagrammes nach 2, nämlich der Frischluftmassenstrom mslf durch das Luftfilter, die Laderdrehzahl nlad bzw. die Motordrehzahl des Ottomotors 60, der Druck pvlad in Strömungsrichtung vor dem mechanischen Lader 5, der Druck pnlad in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 und der erste Korrekturfaktor ftnlad bzw. die Temperatur Tnlad in Strömungsrichtung nach dem mechanischen Lader 5 können wie beschrieben jeweils durch einen entsprechenden Sensor gemessen oder in dem Fachmann bekannter Weise modelliert werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung 35 wird auf physikalischer Basis der Sollwert wkbysol für die Stellung des Stellelementes 10 in Abhängigkeit des vorgegebenen Sollladedruckes plsol berechnet, sodass eine in den Figuren nicht dargestellte Ladedruckregelung durch eine Vorsteuerung ergänzt wird, die auf messbare Störgrößen bei der Verwendung von Sensoren zur Ermittlung der genannten Eingangsgrößen des Funktionsdiagrammes nach 2 sofort reagiert und dadurch die Ladedruckregelung entlastet, die erst eine Regelabweichung abwarten muss, bevor sie reagiert. Dadurch wird ein schnellstmögliches Erreichen des Sollladedruckes plsol ohne zu große Überschwinger erreicht. Das bei aufgeladenen Motoren verzögerte Beschleunigen, Turboloch genannt, wird minimiert.The input variables of the function diagram according to 2 , namely the fresh air mass flow mslf through the air filter, the supercharger speed nlad or the engine speed of the gasoline engine 60 , the pressure pvlad in the flow direction in front of the mechanical charger 5 , the pressure pnlad in the flow direction after the mechanical charger 5 and the first correction factor ftnlad or the temperature Tnlad in the flow direction after the mechanical charger 5 can each be measured as described by a corresponding sensor or modeled in a manner known to the person skilled in the art. By the inventive method and the inventive device 35 is the setpoint wkbysol for the position of the control element on a physical basis 10 calculated as a function of the predetermined target boost pressure plsol, so that a boost pressure control, not shown in the figures, is supplemented by a pilot control, which is based on measurable disturbance variables when sensors are used to determine the input variables mentioned in the function diagram 2 reacts immediately and thus relieves the charge pressure control, which first has to wait for a control deviation before it reacts. As a result, the target charge pressure plsol is reached as quickly as possible without excessive overshoots. The decelerated acceleration, known as turbo lag, in turbocharged engines is minimized.

Als Verdichter 5 kann statt des mechanischen Laders auch ein beliebiger anderer Lader verwendet werden, der in der beschriebenen Weise von dein Bypass 15 mit dem Stellelement 10 umgangen wird und dessen Laderdrehzahl nlad in der Motorsteuerung 35 bekannt ist. Dies kann z. B. auch bei einem elektrisch betriebenen Lader der Fall sein, der von einem von der Motorsteu erung 35 angesteuerten Elektromotor beispielsweise mit einer fest vorgegebenen und bekannten Laderdrehzahl nlad oder mit einer in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine 1 und/oder einer in Abhängigkeit des einzustellenden Sollladedruckes plsol von der Motorsteuerung 35 vorgegebenen Laderdrehzahl nlad betrieben wird.As a compressor 5 any other loader can be used instead of the mechanical loader, which bypasses in the manner described 15 with the control element 10 is bypassed and its supercharger speed nlad in the engine control 35 is known. This can e.g. B. also be the case with an electrically powered charger, the one of the engine control 35 controlled electric motor, for example, with a predefined and known supercharger speed nlad or with a function of the operating conditions of the internal combustion engine 1 and / or a plsol as a function of the desired boost pressure to be set by the engine control 35 specified charger speed nlad is operated.

Claims

Method for operating an internal combustion engine ( 1 ) with a compressor ( 5 ) to compress the internal combustion engine ( 1 ) supplied air, with a predetermined target boost pressure via an actuating element ( 10 ) in a bypass ( 15 ) to the compressor ( 5 ) is set, characterized in that a target air mass flow through the bypass from the target boost pressure ( 15 ) is determined and that from the target air mass flow through the bypass ( 15 ) a setpoint for the position of the control element ( 10 ) is derived.

A method according to claim 1, characterized in that the setpoint for the position of the actuating element ( 10 ) from the target air mass flow through the bypass ( 15 ) by means of an inverted flow characteristic curve related to standard conditions ( 20 ) is determined.

A method according to claim 2, characterized in that the current conditions for Pressure, temperature and / or flow rate be taken into account by a correction factor in each case.

A method according to claim 3, characterized in that the correction factor for the flow rate by means of an outflow characteristic ( 25 ) depending on a pressure before and a pressure after the compressor ( 5 ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target air mass flow through the bypass ( 15 ) depending on a target air mass flow through the compressor ( 5 ) is determined.

A method according to claim 5, characterized in that the target air mass flow through the compression ter ( 5 ) from an inverted compressor map ( 30 ) is determined as a function of a compressor speed and a target compressor pressure ratio.

A method according to claim 6, characterized in that when the compressor ( 5 ) as a mechanical supercharger, the compressor speed from an engine speed of the internal combustion engine ( 1 ) is derived.

A method according to claim 6 or 7, characterized in that the target compressor pressure ratio as a quotient of the target boost pressure and a pressure upstream of the compressor ( 5 ) is determined.

Contraption ( 35 ) for operating an internal combustion engine ( 1 ) with a compressor ( 5 ) to compress the internal combustion engine ( 1 ) supplied air, an actuator ( 10 ) in a bypass ( 15 ) to the compressor ( 5 ) is provided, which sets a predetermined target boost pressure, characterized in that a first determination unit ( 40 ) is provided, which generates a target air mass flow through the bypass from the target boost pressure ( 15 ) determined and that a second determination unit ( 45 ) is provided, which from the target air mass flow through the bypass ( 15 ) a setpoint for the position of the control element ( 10 ).